11. sınıf fizik 2. dönem 2. yazılı 3. senaryo meb Test 1

Bir bobinin öz-indüksiyon katsayısı $L$ ile gösterilir ve SI birim sisteminde birimi Henry (H)'dir. Öz-indüksiyon olayı ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

A) Öz-indüksiyon EMK'si, akım değişimi ile doğru orantılıdır.

B) Öz-indüksiyon EMK'si, akım değişim hızının tersiyle orantılıdır.

C) Öz-indüksiyon katsayısı, bobinin sarım sayısıyla ters orantılıdır.

D) Öz-indüksiyon EMK'si, akımın yönü değiştiğinde oluşmaz.

E) Öz-indüksiyon, sadece doğru akım devrelerinde gözlenir.

Merhaba sevgili öğrenciler,

Öz-indüksiyon olayı, bir bobinden geçen akımın değişmesi sonucunda bobinin kendisinde bir elektromotor kuvvet (EMK) oluşmasıdır. Bu olayı daha iyi anlamak için her bir seçeneği dikkatlice inceleyelim.

• Öz-indüksiyon EMK'sinin Formülü:

  Öz-indüksiyon EMK'si ($\mathcal{E}$) aşağıdaki formülle ifade edilir:

  $\mathcal{E} = -L \frac{dI}{dt}$

  Burada:

  • $\mathcal{E}$ öz-indüksiyon EMK'sidir.
  • $L$ bobinin öz-indüksiyon katsayısıdır (birimi Henry, H).
  • $\frac{dI}{dt}$ akımın zamanla değişim hızıdır (akım değişim hızı).
  • Eksi işareti (Lenz Yasası'ndan gelir) indüklenen EMK'nin, akım değişimine karşı koyucu yönde olduğunu gösterir.
• A) Öz-indüksiyon EMK'si, akım değişimi ile doğru orantılıdır.

  Yukarıdaki formülde görüldüğü gibi, öz-indüksiyon EMK'si ($\mathcal{E}$), akımın zamanla değişim hızı olan $\frac{dI}{dt}$ ile doğru orantılıdır. Yani, akım ne kadar hızlı değişirse, indüklenen EMK de o kadar büyük olur. "Akım değişimi" ifadesi burada "akım değişim hızı" anlamında kullanılmıştır. Bu ifade doğrudur.

• B) Öz-indüksiyon EMK'si, akım değişim hızının tersiyle orantılıdır.

  Formülden de anlaşıldığı gibi, öz-indüksiyon EMK'si, akım değişim hızı ($\frac{dI}{dt}$) ile doğru orantılıdır, tersiyle değil. Bu nedenle bu ifade yanlıştır.

• C) Öz-indüksiyon katsayısı, bobinin sarım sayısıyla ters orantılıdır.

  Bir bobinin öz-indüksiyon katsayısı $L$, bobinin sarım sayısı ($N$) ile doğru orantılıdır, hatta sarım sayısının karesiyle ($N^2$) doğru orantılıdır. Örneğin, bir solenoid için $L = \mu_0 \frac{N^2}{l} A$ şeklinde ifade edilir (burada $\mu_0$ boş uzay geçirgenliği, $l$ bobin uzunluğu, $A$ kesit alanıdır). Bu nedenle bu ifade yanlıştır.

• D) Öz-indüksiyon EMK'si, akımın yönü değiştiğinde oluşmaz.

  Akımın yönünün değişmesi, akımın değerinde de bir değişime neden olur. Örneğin, akımın pozitif bir değerden negatif bir değere geçmesi, akımın değişim hızı ($\frac{dI}{dt}$) sıfırdan farklı olduğu anlamına gelir. Dolayısıyla, akımın yönü değiştiğinde de öz-indüksiyon EMK'si oluşur. Bu ifade yanlıştır.

• E) Öz-indüksiyon, sadece doğru akım devrelerinde gözlenir.

  Öz-indüksiyon olayının gözlenebilmesi için akımın zamanla değişmesi ($\frac{dI}{dt} \neq 0$) gerekir. Doğru akım (DC) devrelerinde akım sabit olduğunda ($\frac{dI}{dt} = 0$) öz-indüksiyon EMK'si oluşmaz. Ancak, DC devresi açılıp kapatılırken veya akım değeri değiştirilirken (geçici durumlar) öz-indüksiyon gözlenir. Alternatif akım (AC) devrelerinde ise akım sürekli olarak yön ve şiddet değiştirdiği için öz-indüksiyon sürekli olarak gözlenir ve önemli bir rol oynar. Bu nedenle bu ifade yanlıştır.

Yukarıdaki analizler sonucunda, öz-indüksiyon EMK'sinin akım değişim hızı ile doğru orantılı olduğunu belirten A seçeneği doğru ifadedir.

Cevap A seçeneğidir.